Analiza obrazów 2D jest bardzo przydatna w wielu zastosowaniach wizji maszynowej, takich jak diagnostyka medyczna, testowanie pojazdów bez kierowcy, czytanie kodów kreskowych i tak dalej. Jednak często trzeba stworzyć obraz 3D obiektu w takich zastosowaniach jak logistyka, robotyka i pojazdy autonomiczne. Na szczęście w powszechnym użyciu jest wiele różnych technologii obrazowania, które są w stanie zapewnić informacje 3D dla wielu aplikacji widzenia maszynowego. ToF jest popularną techniką obrazowania bez skanera, która wykorzystuje impulsy optyczne o dużej mocy do przechwytywania informacji o głębi. Przyglądamy się, jak technologia ToF porównuje się z technologią radarową.

Co to jest czujnik radarowy?

Radiowa detekcja i radar, lub po prostu nazywany Radarem, jest aktywnym systemem detekcji i wykrywania, który wykorzystuje fale radiowe do lokalizowania celów, ich kąta i prędkości na stosunkowo dużych odległościach. Jest to podobne do zjawiska, jak krzyknąć stojąc na klifie i słyszysz swój własny głos odbijając. Dzieje się tak dlatego, że gdy fale dźwiękowe wytwarzane przez twój głos docierają do powierzchni skały, wracają odbijając się od niej, czyli powstaje echo. Tak więc, gdy zastąpisz fale radiowe falami dźwiękowymi, to właśnie tak działa radar. Radar opiera się na fakcie, że fale radiowe, podobnie jak fale dźwiękowe i świetlne, odbijają się od powierzchni stałych.

Francuski liniowiec był pierwszym statkiem, który został wyposażony w system radiowy wykrywania przeszkód w latach 30-tych. Jedno popularne zastosowanie technologii radarowej jest realizowane w systemie obrazowania radarowego, który jest używany do tworzenia obrazów 2D, zwykle do uchwycenia krajobrazów. Wykorzystuje on antenę i komputer cyfrowy, zamiast obiektywu aparatu i filmu, do przechwytywania obrazów celów, ułatwiając odróżnienie jednego rodzaju celu od innych, takich jak ptak od samolotu lub komercyjny samolot od odrzutowca.

Co to jest czujnik ToF?

Kamera czasu przelotu (ToF) jest technologią kamery obrazowania zasięgu, która wykorzystuje światło podczerwone do określenia informacji o głębokości rzeczywistego środowiska w czasie rzeczywistym. ToF jest szybką, skuteczną i łatwą w instalacji techniką wykrywania ludzi i obiektów oraz ich dokładnego położenia i ruchu w 3D. ToF to bezskanerowa technologia obrazowania, która mierzy opóźnienie fazowe odbitego światła podczerwonego. Opiera się na tym samym zjawisku, jak krzyczysz wewnątrz dużej jaskini i słyszysz w zamian echo swojego głosu. Głównymi elementami kamery ToF są obiektyw, zintegrowane źródło światła, czujnik oraz interfejs. Czujnik przechowuje wszystkie informacje o przechwyconym obrazie.

System kamer ToF jest w stanie uchwycić zarówno informację o głębi, jak i informację o intensywności jednocześnie dla każdego piksela obrazu. Pierwszą technologią realizującą zastosowanie bezskanerowej kamery dalekosiężnej opartej na zasadzie ToF jest modulowany wzmacniacz obrazu, który oferuje zarówno wysoką rozdzielczość, jak i submilimetrową precyzję przy szybkości wideo. Jednak wyższy koszt tej technologii nie pozwala na zastosowanie tej techniki w aplikacjach konsumenckich. Technologia ToF, ogólnie rzecz biorąc, jest przyjęta w kluczowych obszarach zastosowań, takich jak elektronika konsumencka, motoryzacja, opieka zdrowotna, bezpieczeństwo i nadzór, robotyka i tak dalej.

Różnica między radarem a czujnikiem ToF

Technologia

– Podczas gdy cel zarówno Radaru jak i ToF jest taki sam – wykrycie obecności i objętości odległych obiektów – różnica leży w technologii, którą wykorzystują w swoich zastosowaniach. Radar, skrót od Radio Detection and Imaging, to technologia zdalnego wykrywania i detekcji, która wykorzystuje fale radiowe do lokalizowania celów, ich kąta i prędkości na stosunkowo dużych odległościach. Z kolei Time-of-flight (ToF) to technologia kamer obrazowania zasięgu, która wykorzystuje światło podczerwone do określania informacji o głębokości rzeczywistego otoczenia w czasie rzeczywistym.

Zasada

– Główne elementy każdego funkcjonalnego radaru to antena, nadajnik, odbiornik i jednostka wyświetlająca. Podstawowa zasada, na której działa radar, jest podobna do zasady echa. Antena radaru emituje impulsy promieniowania mikrofalowego i mierzy czas przelotu odbitego sygnału. Radar opiera się na fakcie, że fale radiowe, podobnie jak fale dźwiękowe i świetlne, odbijają się od powierzchni stałych. ToF, z drugiej strony, opiera się na zasadzie działania impulsowych źródeł światła i mierzy czas potrzebny na przebycie drogi od emitera do sceny, a następnie z powrotem po odbiciu.

Podsumowanie

Podczas gdy zarówno radar jak i ToF opierają się na zjawisku pomiaru echa, tak jak krzyczysz stojąc na klifie i słyszysz swój własny głos odbijający się od niego, różnica leży w podstawowej zasadzie i sposobie ich działania. Radar wykorzystuje fale radiowe do lokalizowania celów, natomiast czujnik ToF wykorzystuje światło podczerwone do uzyskania informacji o głębokości, podobnie jak nietoperze są w stanie nawigować i wykrywać swoje otoczenie za pomocą echolokacji. Emitują one fale dźwiękowe o częstotliwościach niesłyszalnych dla ludzkich uszu, zwane ultradźwiękami. Odbijają się one od przeszkody lub przedmiotu.